Г. Агрикола о горном деле

ВВЕДЕНИЕ

Георгий Агрикола (1494–1555 гг.) — немецкий ученый эпохи Возрождения. Он известен как один из первых в Европе исследователей горного дела (применявший относительно современные научные методы). Его труда стали основой для других ученых, занимавшихся исследованиями минералов и горного дела. Большая часть его работы посвящена классификации полезных ископаемых. Актуальность темы обусловлена тем, что Агрикола был смелым ученым, подходы которого шли вразрез с преобладавшим мнением.
Цель работы — рассмотреть труда Агриколы о горном деле.
1. Краткая биография и основные труды по горному делу
Георгий Агрикола родился в немецком (саксонском) городе Глахау, и был вторым из семи детей семьи портного. В возрасте 20 лет он поступил в Лейпцигский университет на гуманитарном факультете.
После окончания университета, он устроился работать врачом. 1526 году, в возрасте 32 лет, Агрикола он переехал в богемский (Чехия) город Йоахимсталь. Этот город был расположен в центральном горнопромышленном регионе Европы. Там же была выпущена серебренная монета taler, которая долгое время была одной из самых популярных валют Европы (позднее слово стало прототипом слова «доллар». В 33 года, в этом городе, Агрикола женился на Анней Мейнер, вдове богатого чиновника-промышленника. Таким образом, Агрикола стал владельцем большой доли акций одного из серебряных рудников. Тогда Георгий Агрикола стал в свободное время интересоваться минералогией.
В 1531 году, в 37 лет, он уже стал профессионально заниматься наукой горного дела, ввиду наличия у него способностей и хорошего уровня европейского образования. В свободное от работы время Агрикола пишет научно-исследовательские работы по минералогии и металлургии. При этом, в работах ему удается освещать практически все актуальные для его времени проблемы (история, политика, медицины, землетрясения и др.).
К тому времени Агрикола, занимаясь не существовавшей тогда наукой минералогии, стал первым систематическим минерологом Германии. Принимая во внимание морфологические признаки ископаемых, он различал простые и сложные минералы и разделял первые на земли, конкреции, камни и металлы. Эта система легла в основание всех дальнейших минералогических работ до XVIII столетия включительно.
Его основные труды о горном деле были следующими:
«Bermannus sive de рe Metallica» (1530 год)
Первая работы Агриколы о горном деле, которую он написал, находясь в горном регионе Богемии (Чехии). В данной работе он описал новые по тому времени технологии добычи, транспортировки, подготовки и переработки горной руды. Работа была издана в издательстве «Foben» в Базеле, Швейцария, главным редактором которого являлся Эразмус. Агрикола создавал книгу, когда каждый день посещал местные шахты и наблюдал за условиями труда. В этой книге он записывал впечатления как о технологиях организации работ, так и о принципах ведения горного дела.
Считается, что эта книга была первой попыткой европейцев привести к научному порядку знания, полученные в результате практической деятельности.
«De Ortu et Causis Subterraneorum» (1544 год)
Переводится как «О подземных источниках и причинах их возникновения». Работа была первая в своем роде по предмету изучения. Здесь Агрикола изучает происхождение, распределение и перемещение грунтовых и минерализованных вод, рассматривает причины происхождения подземного тепла (тепловых источников), источники рудных каналов, а также классификацию минералов.
«De Natura Quae Effluunt ex Terra» (1545 год)
Посвящена основам геологии.
«De natura fossilum» (1546 год)
В ней Агрикола предлагает морфологическую классификацию минералов и полезных ископаемых. Он классифицирует их по форме (тогда они считались просто ископаемыми), то есть, по сфере, пластине, конусу и др.
Также в данном труде Агрикола (первым) приводит различия между простыми веществами и соединениями, хотя тогда не существовало химической науки. При написании «De natura fossilum» и других работ по геологии и минералогии Агрикола встретился с рядом трудностей, связанных с тем, что в латинском языке не существовало аналогов терминам из области геологии, существовавшим лишь на английском и немецком языках. Чтобы обойти эти трудности, он был вынужден использовать более старые латинские слова, не подходящие по контексту, а также придумывать новые слова самостоятельно.
«De Re Metallica Libri XII» (1556 год)
Переводится «О природе металлов». Книга посвящена рафинированию и технологиям выплавки металлов. Работа стала его главным научным трудом, и позднее служила надежным источником информации для ведения горного дела в течении приблизительно 180 лет. Также книга служила основой для ведения химических работ и исследований, хотя такой науки еще не было.
Особенность книги в том, что она стала первой публицистической книгой в своем роде, по геологии. До эпохи Возрождения знания о горном деле оставались и передавались в очень узких кругах специалистов. Агрикола объединил их все и, поскольку тогда уже распространилось книгопечатание, опубликовал ее как издание. Книга отображал тот факт, что немецкая горнодобывающая промышленность того времени были лучшей в Европе. Книга печаталась специально на латыни, с ориентацией на образованных европейцев (целевую аудиторию книгопродукции). В книге приводились рисунки, схемы и подробные описания машин для горных работ (рис. 1).
Рисунок 1 — Изображение из книги Агриколы. Фактически, данная книга Агриколы служила справочным материалом горняков.
2. Информация из второй книги Агриколы
Основные его наблюдения из второй книги можно перечислить в отдельном порядке:
Изучение горных жил
Он указывает, что работы начинаются c поиска горных жил. Поиск ведется визуально, когда человек замечает обнаженные руды. Реже всего поиск ведется целенаправленно. Иногда горные руды обнажаются под влиянием горных потоков (например, так был обнаружен один серебряный рудник). Обычно рудные жили обнажаются под действием силы ветра (обветривание скальных пород), обвала деревьев, дождей, землетрясений или снежных лавин. Также он отмечает, что рудные жилы иногда обнажает пахота или лесной пожар. Изучив древние источники, Агрикола приводит примеры, как таким образом были обнаружены золотоносные руды или серебряные руды в Испании. Также Агрикола, на основании изученных им древних источников считает, что посредством лесных пожаров были обнаружены первые руды (в известных цивилизованных странах). Есть пример того, что нередко руды обнаруживались совершенно случайно, например, под ударом копыта коня, когда была выявлена свинцовая руда.
Тем не менее, Агрикола отмечает, что потаенные и глубоко скрытие руды можно обнаружить и выработать. Он рассказывает о том, как было обнаружено большинство источников руды того времени. Знающие горняки всегда смотрят на бьющие ключом источники воды — они всегда находятся неподалеку от богатых рудоносных жил, поскольку вода вытекает из них, а затем на обломки руды, выносимые потоком из земли, но с течением времени частью вновь покрывающиеся землей. Если такие обломки разбросаны на поверхности земли и притом гладки, рудные жилы в большинстве случаев отстоят от них на более далеком расстоянии, так как поток, увлекший вынесенные им частицы руд далеко от их жил и толкавший их все дальше, обточил их.
Например, если эти обломки застряли в земле и шероховаты, это означает, что они находятся поблизости от рудных жил. Должны быть приняты во внимание и свойства почвы тех мест, где находят такие обломки. Ибо ими объясняется, почему рудные жилы покрыты большим или меньшим слоем земли и почему обломки руд проталкиваются на большее или меньшее расстояние. Руды, которые найдены таким способом, горняки обычно называют обломочными.
Второй способ обнаружить рудоносные горные жилы — обращать внимание на иней. Иней всегда растет на всех травах, кроме тех, которые растут над жидами. Причина в том, что жилы излучают подземное тепло от скапливающихся руд, из-за чего на травах иней не скапливается (влага на них сразу испаряется). Травы, растущие над рудами, обычно покрыты водой, а не инеем. Также по траве можно обнаружить рудоносную жилу, если она низкого роста, и на ней нет цветков.
Агрикола описывает способ определения наличия руды по деревьям. Так, где деревья растут над рудоносной жилой, листья всегда имеют голубоватый или синеватый оттенок. Ветки на деревьях черноваты или неестественного цвета. Стволы расщеплены, а древесная кора черновата или пестрая. Причина данных явлений в том, что от земли идут интенсивные испарения тепла, которые сушат деревья. Также, по этой причине, порывы ветра чаще всего сносят в деревья именно над рудоносной жилой, так как они более сухие и легкие.
Разработка жилы
После обнаружения рудоносной жилы рудокопы закладывают шурфы. Поиски ведутся по большому периметру. Как правило, рудоносная жила не может быть легко найдена по известным признакам. Только посредством поиска можно найти признаки того, что здесь находится жила, а затем, здесь устраивают шахту.
Название шахтам дают по имени первооткрывателей, в честь владельцев рудников или по добываемым в них полезным ископаемым (например, «Свинцовый ход»). Иногда называют шахту по какому-либо обстоятельству, которое привело к обнаружению полезного месторождения, как, например, «Богатая Галька».
3. Третья книга АгриколыВ третьей работе Агриколы рассказывается о рудных породах, жилках и слоях.
Автор отмечает, что все жилы значительно отличаются друг от друга по глубине, мощности и длине. Если жила опускается в глубину земли, тогда ее называют глубокой жилой (ее трудно измерить). Если жила распространяется по горизонтали, тогда она называется расширенной. Если жила распространяется в длину и ширину, она называется накопившейся жилой или штоком. Именно в них обнаруживается большое скопление разных минералов (об этом говориться в его книге «О происхождении и причинах возникновения подземных веществ»).
Такие крупные жилы разрабатывают диаметрально, во все стороны. Создают несколько шахт, которые разрабатывают отдельные направления. Такие шахты разделены прослойками горной породы.
Особую важность представляет технология деления направлений в разработке шахт. Стороны света делятся на 6 частей, которые обозначаются 12 цифрами. Горняки используют специальный прибор. Он подразумевает окружность с этими 12 линиями и точками на противоположных концах. Прямые разделяют круг на 24 равные между собой части. Затем в окружность вписывают три других окружности и на внешней окружности наносят деления для 24 направлений. В пространство между внешней окружностью и следующей за ней вписывают дважды по 12 цифр. Внутренний круг имеет углубление для магнитной стрелки. Прибор использовался для определения направления подземных жил — остановившаяся на определенном направлении стрелка указывала на направление (если 6-6, то это направление север-юг, рис. 2).
Рисунок 2 — Магнитная стрелка, рис. из книги АгриколыАналогично определялось направление ветра, используя схожий по принципу работы прибор.
Чтобы определить направление пластов, смотрят на окружающие мсто породы (слои). Если слои имеют падание в сторону запада, то пласт простирается на запад с востока, и т. д.
По направлению жилы также определяются как прямые, изогнутые и глубокие. Глубокие жилы отличаются в зависимости от характера пересекаемой ими местности — они либо идут вокруг горы, либо прямо по ней (рис. 3).
Рисунок 3 — Крутопадающая прямая жила, рис. из 3-й книги АгриколыПласты также располагаются неравномерно. Они пересекают жилу, либо, соединятся с ней и делится тем самым на части. Каждая жила имеет начало, конец, голову и хвост. Началом называется часть, которою жила начинается, а концом — часть, которою она оканчивается. Головой называется часть жилы, выходящая на земную поверхность, а хвостом — часть, скрытая в земных недрах.
Чтобы определить направление жилы, необходимо открыть часть этой жилы. После этого изучают окружающие породы.
Прожилки — небольшие жилы, которые бывают поперечными, косыми, боковыми восстающими и др. Они пересекают жилу в разных направлениях. Как и жилы, они бывают сплошными, пещеристыми, полыми или водоносными.
Количество содержащихся руд в жиле не зависит от ее направления. Также на это не влияет солнечное тепло.
Агрикола рассматривает мнения горняков по поводу аналогичных признаков количества руды в реках и потоках. Наиболее бедными считаются реки, текущие с юга на север. Агрикола с этим не согласен, утверждая, что река не является источником золота, а только омывает склоны гор.
4. Основные взгляды и вклад Ариколы в горное дело
Большинство своих трудов Агрикола создал, ориентируясь на более древние источники. Например, в первой и второй книге Агриколы содержится множество отсылок в качестве примеров на случаи обнаружения крупных рудоносных жил. Многие примеры ссылаются либо на Раннее Средневековье, либо, на Римскую империю и Античность. Например, Аригикола упоминает о том, как сотни лет назад была случайна обнаружена крупная золотоносная жила в Испании, которая оказалась настолько крупной, что использовалась еще в его время. Агрикола изучал множество источников, доступных ему, а также совмещал полученную информацию из них с тем, что он узнавал во время разговоров с горняками.
Отмечается, что Агрикола обращался к трудам предшественников в начала своего увлечения геологией и минералогией. Он нашел эти источники тогда, когда пытался расширить свои профессиональные познания в медицине. Обратившись к древним источникам по геологии, Агрикола, как ученый, критически к ним относился, и предлагал свой взгляд на вещи.
Важный вклад Агриколы в горное дело — это его два труда, «О происхождении и причинах подземных веществ» (De ortu et causis subterraneorum) и «О природе того, что вытекает из Земли» (De natura eorum quae efflunt ex terra). В данных трудах Агрикола уделяет значительное внимание геологическим процессам, которые в настоящее время являются предметом изучения динамической геологии. Агрикола изучает в них процессы образования гор, образования рельефа, землетрясения, вулканизм, природу подземных вод, вопросы о происхождении руд и полезны ископаемых.
Агрикола пришел к выводу, что главными процессами, влияющими на процессы преобразования Земли, являются те, которые вызываются воздействием воды, воздуха и огня. Все процессы начинаются при столкновении противоположных стихий, например, воды и огня, или, тепла и холода. Поэтому, считается, что Агрикола в этом плане был близок во взглядах с перипатетиками (последователями Аристотеля). Отличие от вторых в том, что Агрикола более конкретен, и пытается совместить свои размышления о природных стихиях с естественными процессами природы. Чтобы это сделать, Агрикола использует научный метод наблюдения за фактами.
Также Агрикола интересовался процессами формирования долин и гор. Он считал, что они образуются под действием воды и ветра. Агрикола один из первых, кто предположил, что горы образуются в результате воздействия воды и ветра на горную породу, что приводит к их размыванию, и к формированию рельефа. Он заметил это на примере того, что самые крутые обрывы образуются вдоль рек.
Агриколы ссылается и на какие-то арабские источники. Он утверждает, что их наблюдения также скорее всего правильные, касательно того, что горы образуются и в результате землетрясений. По представлениям арабов, горы образуется в результате потоков пара из-под земли.
По поводу образования островов, Арикола также был одним из первых, кто считал, что они являются вершинами подводных гор, поднимающихся с морского дна под действием подземного пара (во время землетрясений и вулканов). При этом, Агрикола предполагал, что землетрясения как создают, так и уничтожают горы. Это становится основой для утверждения теории о том, что вся геологическая истории Земли является чередованием подобных процессов в природе.
Главная трудность Агриколы в геологии была в том, что он не мог найти определенного объяснения по поводу формирования горных пород. Например, он не освещает вопрос об образовании осадочных пород. Хотя, у него была версия по поводу образования рыхлых пород, как следствия переносимых речными потоками россыпей. Твердые каменные породы, по его утверждению, образуются за счет затвердевания глинистых пород, по аналогии с обжигом кирпичей. При этом, Агрикола не упоминает о том, как образуются осадки на дне моря, хотя этот вопрос изучал Леонардо да Винчи, с трудом которого Агрикола мог быть знаком. Леонардо да Винчи объяснял формирование горных пород на дне моря как результат отложения пород и осадков, которые попадают в воду. У Агриколы была другая версия — он считал, что подземные горные породы (на примере окаменелых останков) образуются при осадках органических веществ, что было передовой версией того времени (учитывая, что это предположение подтвердится только пятьсот лет спустя).
Важный вклад Агриколы в геологию — его классификация минеральных пород. Он здесь следует схеме Авиценны, но совершенствует ее. Ископаемые Агриколы делит на две группы:
Вытекающие из Земли (жидкие и газообразные)
Твердые (однородные и разнородные)
К твердым разнородным ископаемым Агрикола относит некоторые горные породы и жильные породы рудных жил. В них входят известные минералы — кварц, известковый шпат, тяжелый шпат, флюорит и др.
Однородные ископаемые — это простые ископаемые (по современному — химические соединения). Сюда относятся земли (почва), соки, камни и металлы. Земли он подразделяет на гончарные, сукновальные, кирпичные глины, охры, употребляемые в красильном деле, мергели и др. Соки — это соль, битум (нефть), селитра, купорос, сера и др.
Камни он классифицирует на четыре группы: обычные, драгоценные, поддающиеся полировки и простые (горные породы). Обычные — ЗаключениеНаучные труды о горном деле авторства Георгия Агриколы стали одними из первых в работе систематических сборников с инженерно-технической информацией в этой области. Он создал более 15 трудов, и самый главный из них, «О природе металлов», стала главным пособием для горного дела в Европе, оставаясь им еще несколько сотен лет.
Многие современные труды по геологии и минералогии разрабатывались на основе этой книги Агриколы. Авторы более поздних книг пользовались трудами Агриколы, чтобы доработать его исследования на современные вид и дополнить их.
В целом, некоторые утверждения Агриколы в вопросах геологии были правдивы, а некоторые оказались ошибочными. Его основный вклад в геологию заключается в том, то он установил природу основных геологических процессов, например, что рельеф образуется в результате воздействия противоположных сил (воды и огня, тепла и холода и др.).
Список использованных источников: Агрикола Г. "О горном деле и металлургии: в двенадцати книгах. Классики науки" // Г. Агрикола. – "Издательство Академии наук СССР". – 1962
Гудвин Д. История доллара // Д. Гудвин. – Издательство АСТ. – 2015. – С. 360
Гуртовой, Е. С. Выдающийся немецкий ученый Георг Агрикола // Е. С. Гуртовой, Е. Е. Батухтина, С. С. Извин, Н. Я. Прокопьев. – Юный ученый. – № 3 (23). – 2019. – С. 79-82. [Электронный ресурс] – URL: https://moluch.ru/young/archive/23/1360/
Agricola G. De Natura Fossilium (Textbook of Mineralogy) // G. Agricola. – Courier Corporation. – 2013. – p. 256
AGRICOLA, Georgius. [Electronic Resource] – URL: https://www.sophiararebooks.com/pages/books/4140/georgius-agricola/de-ortu-causis-subterraneorum-lib-v-de-natura-eorum-quae-effluent-ex-terra-lib-iiii-de-natura
Schuh, Curtis P. Mineralogy & Crystallography: An Annotated Bibliography of Books Published 1469 through 1919. Tucson: privately published. –2005. – p. 20.